CN110354762B - 一种计量泄流装置 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种用于提供稳定线性泄压的计量泄流装置，进油装置、计量装置、排油装置，偏心轴、上顶杆、下顶杆、进油管、高压油管、出油管，所述进油装置包括进油腔、第一锥阀，所述进油腔开有进油腔进油孔，所述第一锥阀垂直设置在进油腔底部，所述排油装置与进油装置结构相同，对称设置在进油装置下方，在偏心轴的转动下，先将第一锥阀打开，使高压油进入计量装置，随后在偏心轴的转动下，将第二锥阀打开，将计量装置内的高压油经第二锥阀排出，完成一轮泄压，通过改变偏心轴的转速，改变单位时间内排出油量个数，每次进入计量装置的油量固定，控制泄压速度，排出油量的个数与偏心轴转速成线性对应关系，从而达到稳定地线性泄压。

Description

一种计量泄流装置

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种超高压泄压过程中可线性控制的一种计量泄流装置。

背景技术

目前我国人造金刚石的合成设备为六面顶压机，该压机采用油压高达110MPa的超高压液压系统。其配备的超高压油泵或往复增压器可直接输出高达110MPa的油压到六面顶压机工作缸中，在压机压制工作结束后需要从超高压管路上泄流降压。目前，六面顶压机超高压卸压系统基本都采用以下两种方式：1.由步进电机驱动节流阀针开关来实现卸压，由于泄压的压力高，压差变化范围比较大，阀针移动改变阀针与阀座间隙时产生的节流阻力变化非常大，并阀针位移与节流阻力变化非线性，重复性差。这给PLC软件控制带来很大难度。很难做到高精度稳定的泄压曲线控制。2.在液压系统中安装了4个具有大小不同阻尼的泄压阀，在泄压过程中随着压力的降低开启，通过4个电磁换向阀，逐渐开启具有不同阻尼大小的泄压阀来保证泄压速度接近一致。这种结构的液压系统复杂，而且泄压曲线波动在0.5MPa以上，不能满足合成高品级金刚石的泄压工艺要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提供稳定线性泄压的计量泄流装置，用于提供稳定地线性泄压。

本发明解决其技术问题的技术方案为：一种计量泄流装置，包括进油装置、计量装置、排油装置，偏心轴、上顶杆、下顶杆、进油管、高压油管、出油管，所述进油装置包括进油腔、第一锥阀，所述进油腔开有进油腔进油孔，所述第一锥阀垂直设置在进油腔底部，所述排油装置包括排油腔、第二锥阀，所述进油腔开有进油腔进油孔，所述排油装置与进油装置结构相同，对称设置在进油装置下方；

所述上顶杆、下顶杆垂直设置在同一条直线，所述偏心轴的上端与上顶杆的下端接触，所述偏心轴的下端与下顶杆的上端接触，所述上顶杆的上端与第一锥阀的阀芯底部接触，所述下顶杆的下端与第二锥阀的阀芯底部接触，所述上顶杆、下顶杆随偏心轴的转动依次将第一锥阀的阀芯、第一锥阀的阀芯顶开，从而打开第一锥阀的出油口与第二锥阀的出油口；

所述计量装置包括计量腔、计量柱塞、弹簧，所述计量腔为圆柱形腔体，所述计量柱塞设置在计量腔内部，所述计量柱塞的侧壁与计量腔的内壁紧密滑动配合，所述弹簧的一端与计量柱塞的末端连接，弹簧的另一端与计量腔的一端连接，所述计量腔没有连接弹簧的一端开有计量腔进油口和计量腔出油口；

所述第一锥阀的出油端通过进油管与计量腔进油口连接，所述计量腔出油口通过高压油管与第二锥阀的进油端连接，所述第二锥阀的出油端连接有出油管。

所述第一锥阀的阀芯上开有第一导油槽，所述第二锥阀的阀芯上开有第二导油槽。

还包括机体、上顶杆座、下顶杆座，所述机体的上方开有第一沉孔、第一通孔，所述第一沉孔设置在第一通孔上方，第一沉孔与第一通孔贯通，所述机体下方开有第二沉孔、第二通孔，所述第二沉孔、第二通孔与第一沉孔、第一通孔结构相同，对称设置，所述上顶杆座为凸型结构，大径部分设置在第一沉孔内，小径部分设置在通孔内，所述上顶杆座与第一沉孔、第一通孔无缝贴合，所述下顶杆座与上顶杆座结构相同，对称设置在第二沉孔、第二通孔中，所述偏心轴设置在机体内部；

所述上顶杆穿过上顶杆座与上顶杆座垂直滑动连接，所述上顶杆座的内侧壁到外侧壁水平贯通有第一输油槽且在第一输油槽靠近外侧壁处沿上顶杆座的外侧壁水平地360度地开设有第一环形输油槽与机体内壁形成通道；所述下顶杆座的内侧壁到外侧壁水平贯通有第二输油槽且在第二输油槽靠近外侧壁处沿上顶杆座的外侧壁水平地360度地开设有第二环形输油槽与机体内壁形成通道，所述进油管一端同第一环形输油槽与机体内壁形成的通道连接，另一端与计量腔进油口连接，所述出油管的一端同第二环形输油槽与机体内壁形成的通道连接；

还包括用于在上顶杆顶起第一锥阀的阀芯时不会遮挡第一导油槽、第一输油槽的上顶杆头、下顶杆顶起第二锥阀的阀芯时不会遮挡第二导油槽、第二输油槽上顶杆头，所述上顶杆头，下顶杆头分别设置在上顶杆、下顶杆与第一锥阀、第二锥阀接触的一端，所述上顶杆、下顶杆在被顶起至最大位移处时，上顶杆、下顶杆的高度分别低于第一输油槽、第一环形输油槽与第二输油槽、第二环形输油槽。

还包括第一压盖、第二压盖，所述第一压盖下端开设有能够使第一锥阀嵌入的凹槽，所述第一锥阀嵌在第一压盖中，所述第一压盖与机体上表面固定连接，所述第二压盖与第一压盖结构相同，所述第二锥阀嵌在第二压盖中，所述第二压盖与机体下表面固定连接。

还包括步进电机，所述步进电机与偏心轴的转动轴固定连接，在步进电机的转动下，偏心轴做偏心运动。

还包括计量柱塞套、柱塞压盖，所述计量柱塞与计量柱塞套紧密滑动套接，所述计量腔靠近弹簧的一侧开有沉孔，所述计量柱塞套与沉孔螺纹连接，所述柱塞压盖设置在计量柱塞套末端与机体固定连接，所述柱塞压盖与计量柱塞套之间设置有空腔，所述柱塞压盖上开有盖孔，所述弹簧水平设置，所述弹簧的一端与计量塞柱远离计量腔的一侧固定连接，另一端与柱塞压盖固定连接。

还包括第一高压接头、第二高压接头，第三高压接头，所述第一高压接头、第二高压接头分别与第一锥阀、第二锥阀的进油端连接，所述第三高压接头设置在计量腔出油口与高压油管连接处。

还包括支撑轴承、偏心轴承，所述偏心轴承为环形，套接在偏心轴外部，与偏心轴共同旋转；所述支撑轴承包括内环、外环、滚珠，所述支撑轴承的外环固定，内环套接在偏心轴的滚动轴上，内环同偏心轴共同旋转。

还包括低压供油装置，所述低压供油装置包括低压油泵、溢流阀、低压油管，所述低压油泵通过低压油管分别与柱塞压盖上的盖孔和溢流阀连接，所述低压油泵常开，所述溢流阀的额定压力设置为1.5MPa。

本发明的有益效果为：通过设置由偏心轴控制开合的第一锥阀和第二锥阀、计量装置，在偏心轴的转动下，先将第一锥阀打开，使高压油进入计量装置，随后在偏心轴的转动下，将第二锥阀打开，将计量装置内的高压油经第二锥阀排出，完成一轮泄压，通过改变偏心轴的转速，改变单位时间内排出油量个数，每次进入计量装置的油量固定，控制泄压速度，排出油量的个数与偏心轴转速成线性对应关系，从而达到稳定地线性泄压。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2中A部分的局部放大图；

图4是图2中B部分的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图中箭头的方向为泄压时高压油的流向。

如图1所示，本发明包括进油装置、计量装置、排油装置，偏心轴1、上顶杆2、下顶杆3、进油管4、高压油管5、出油管6，所述进油装置包括进油腔7、第一锥阀8，所述进油腔7开有进油腔进油孔9，所述第一锥阀8垂直设置在进油腔7底部，所述排油装置包括排油腔10、第二锥阀11，所述排油腔10开有排油腔进油孔12，所述排油装置与进油装置结构相同，对称设置在进油装置下方；

所述上顶杆2、下顶杆3垂直设置在同一条直线，所述偏心轴1的上端与上顶杆2的下端接触，所述偏心轴1的下端与下顶杆3的上端接触，所述上顶杆2的上端与第一锥阀8的阀芯底部接触，所述下顶杆3的下端与第二锥阀11的阀芯底部接触，所述上顶杆2、下顶杆3随偏心轴1的转动依次将第一锥阀8的阀芯、第一锥阀8的阀芯顶开，从而打开第一锥阀8的出油口与第二锥阀11的出油口；

所述计量装置包括计量腔13、计量柱塞14、弹簧15，所述计量腔13为圆柱形腔体，所述计量柱塞14设置在计量腔13内部，所述计量柱塞14的侧壁与计量腔13的内壁精密滑动配合，所述弹簧15的一端与计量柱塞14的末端连接，弹簧15的另一端与计量腔13的一端连接，所述计量腔13没有连接弹簧15的一端开有计量腔进油口16和计量腔出油口17；在本实施例中，因工艺问题将计量腔出油口17设置在计量腔13下方。

所述第一锥阀8的出油端通过进油管4与计量腔进油口16连接，所述计量腔出油口17通过高压油管5与第二锥阀11的进油端连接，所述第二锥阀11的出油端连接有出油管6。

所述第一锥阀8的阀芯上开有第一导油槽18，所述第二锥阀11的阀芯上开有第二导油槽19，使第一锥阀8、第二锥阀11打开时，将高压油通过其上设置的第一导油槽18、第二导油槽19将高压油排出。

还包括机体20、上顶杆座21、下顶杆座22，所述机体20的上方开有第一沉孔、第一通孔，所述第一沉孔设置在第一通孔上方，第一沉孔与第一通孔贯通，所述机体20下方开有第二沉孔、第二通孔，所述第二沉孔、第二通孔与第一沉孔、第一通孔结构相同，对称设置，所述上顶杆座21为凸型结构，大径部分设置在第一沉孔内，小径部分设置在通孔内，所述上顶杆座21与第一沉孔、第一通孔无缝贴合，所述下顶杆座22与上顶杆座21结构相同，对称设置在第二沉孔、第二通孔中，所述偏心轴1设置在机体20内部；

所述上顶杆2穿过上顶杆座21与上顶杆座21垂直滑动连接，所述上顶杆座21的内侧壁到外侧壁水平贯通有第一输油槽23且在第一输油槽23靠近外侧壁处沿上顶杆座21的外侧壁水平地360度地开设有第一环形输油槽24与机体20内壁形成通道；所述下顶杆座22的内侧壁到外侧壁水平贯通有第二输油槽25且在第二输油槽25靠近外侧壁处沿下顶杆座22的外侧壁水平地360度地开设有第二环形输油槽26与机体20内壁形成通道，所述进油管4一端同第一环形输油槽24与机体20内壁形成的通道连接，另一端与计量腔进油口16连接，所述出油管6的一端同第二环形输油槽26与机体20内壁形成的通道连接，开设环形输油槽的目的是在上顶杆座21、下顶杆座22因滑动导致第一输油槽23、第二输油槽25对不准进油管4和出油管6，另一方面也减小了安装工艺难度；

还包括用于在上顶杆2顶起第一锥阀8的阀芯时不会遮挡第一导油槽18、第一输油槽23的上顶杆头27、下顶杆3顶起第二锥阀11的阀芯时不会遮挡第二导油槽19、第二输油槽25上顶杆头27，所述上顶杆头27，下顶杆头28分别设置在上顶杆2、下顶杆3与第一锥阀8、第二锥阀11接触的一端，所述上顶杆2、下顶杆3在被顶起至最大位移处时，上顶杆2、下顶杆3的高度分别低于第一输油槽23、第一环形输油槽24与第二输油槽25、第二环形输油槽26。

还包括用于分别固定第一锥阀8与第二锥阀11的第一压盖29、第二压盖30，所述第一压盖29下端开设有能够使第一锥阀8嵌入的凹槽，所述第一锥阀8嵌在第一压盖29中，所述第一压盖29与机体20上表面固定连接，所述第二压盖30与第一压盖29结构相同，所述第二锥阀11嵌在第二压盖30中，所述第二压盖30与机体20下表面固定连接。

还包括步进电机31，所述步进电机31与偏心轴1的转动轴固定连接，在步进电机31的转动下，偏心轴1做偏心运，动步进电机31为偏心轴1的转动提供动力。

还包括计量柱塞套32、柱塞压盖33，所述计量柱塞14与计量柱塞套32精密滑动套接，所述计量腔13连接弹簧15的一侧开有第三沉孔，所述计量柱塞套32为凸型结构，小径部分外部设置有外螺纹，第三沉孔内壁上开有内螺纹，所述计量柱塞套32通过小径部分的外螺纹与第三沉孔螺纹连接，所述柱塞压盖33设置在计量柱塞套32末端与机体20固定连接，所述柱塞压盖33与计量柱塞套32之间设置有空腔，所述柱塞压盖33上开有盖孔34，所述弹簧15水平设置，所述弹簧15的一端与计量塞柱远离计量腔13的一侧固定连接，另一端与柱塞压盖33固定连接，便于拆卸；在本实施例中，由于工艺问题，计量柱塞14与计量腔13的内壁之间有间隙，间隙为0.2mm。

还包括第一高压接头35、第二高压接头36，第三高压接头37，所述第一高压接头35、第二高压接头36分别与第一锥阀8、第二锥阀11的进油端连接，所述第三高压接头37设置在计量腔出油口17与高压油管5连接处，采用高压接头，提高了装置的安全系数。

还包括支撑轴承38、偏心轴承39，所述偏心轴承39为环形，套接在偏心轴1外部，与偏心轴1共同旋转；所述支撑轴承38包括内环、外环、滚珠，所述支撑轴承38的外环固定，内环套接在偏心轴1的滚动轴上，内环同偏心轴1共同旋转，为偏心轴1提供支撑以及保护。

还包括低压供油装置，所述低压供油装置包括低压油泵40、溢流阀41、低压油管42，所述低压油泵40通过低压油管42分别与柱塞压盖33上的盖孔34和溢流阀41连接，所述低压油泵40常开，所述溢流阀41的额定压力设置为1.5MPa，在高压油进入计量腔13时，作用到计量柱塞14左端的压力远大于右端的1.5MPa,高压油推动计量柱塞14右行，将孔腔内的低压油挤出，通过溢流阀41排出，当第二锥阀11打开时，由于计量腔13内压力变为0，低压油泵40将低压油推至盖孔34进入空腔内与计量柱塞14接触，同弹簧15一起将计量柱塞14推动左行，通过增加低压装置，与弹簧15一起配合，更好更快地将高压油排出。

使用时，步进电机31转动带动偏心轴1在支撑轴承38内转动，偏心轴1随偏心轴1转动，将上顶杆2顶起，上顶杆2的上顶杆头27将第一锥阀8的阀芯顶开，此时高压油经过第一高压接头35流入第一锥阀8，第一锥阀8内的高压油沿第一锥阀8的阀芯上开设的第一导油槽18流入上顶杆座21的第一输油槽23中，第一输油槽23中的高压油经过第一环形输油槽24流入进油管4；

进油管4中的油流入计量腔13，在压力的作用下，将计量装置中的计量柱塞14沿计量柱塞套32水平向右推动，在高压的推动下，将计量柱塞14末端的弹簧15压缩并且将计量柱塞14与柱塞压盖33之间的低压油经低压油管42从溢流阀41挤出，溢流阀41设置的额定压力值为1.5MPa，此时计量腔13内的高压油量是一定值；

随后，在步进电机31的转动下，上顶杆2下降，第一锥阀8关闭，偏心轴1将将下顶杆3顶起，下顶杆3的下顶杆头28将第二锥阀11的阀芯顶开，连通出油管6，此时计量腔13油压减为0；

此时高压油泵持续地通过低压油管42向柱塞压盖33上的盖孔34注入低压油，与弹簧15一起将计量柱塞14水平地推至计量腔13末端，将计量腔13内的高压油排出，由于计量柱塞14与计量腔13之间有间隙，间隙为0.2mm，高压油并不能排出地十分干净,但误差极小，可以近似地认为排出的油量为计量腔13的容积；

高压油依次经过第三高压接头37、高压油管5、第二高压接头36流入第二锥阀11，第二锥阀11内的高压油沿第二锥阀11的阀芯上开设的第二导油槽19流入下顶杆座22的第二输油槽25中，第二输油槽25中的高压油经过第二环形输油槽26流入出油管6，从而完成一轮泄压；

通过改变步进电机31的转速，改变单位时间内排出油量（计量腔13的容积）个数，控制泄压速度，排出油量（计量腔13的容积）的个数与步进电机31的转速成线性对应关系，虽然在工艺上计量柱塞14与计量腔13之间有间隙，但每次排出的油可近似地认为是一定量，可近似地看作是线性关系。

本发明通过设置由偏心轴控制开合的第一锥阀和第二锥阀、计量装置，在偏心轴的转动下，先将第一锥阀打开，使高压油进入计量装置，随后在偏心轴的转动下，将第二锥阀打开，将计量装置内的高压油经第二锥阀排出，完成一轮泄压，通过改变偏心轴的转速，改变单位时间内排出油量个数，每次进入计量装置的油量固定，控制泄压速度，排出油量的个数与偏心轴转速成线性对应关系，从而达到稳定地线性泄压。

Claims (7)

1.一种计量泄流装置，其特征在于：包括进油装置、计量装置、排油装置，偏心轴、上顶杆、下顶杆、进油管、高压油管、出油管，所述进油装置包括进油腔、第一锥阀，所述进油腔开有进油腔进油孔，所述第一锥阀垂直设置在进油腔底部，所述排油装置包括排油腔、第二锥阀，所述排油腔开有排油腔进油孔，所述排油装置与进油装置结构相同，对称设置在进油装置下方；

所述上顶杆、下顶杆垂直设置在同一条直线，所述偏心轴的上端与上顶杆的下端接触，所述偏心轴的下端与下顶杆的上端接触，所述上顶杆的上端与第一锥阀的阀芯底部接触，所述下顶杆的下端与第二锥阀的阀芯底部接触，所述上顶杆、下顶杆随偏心轴的转动依次将第一锥阀的阀芯、第二锥阀的阀芯顶开，从而打开第一锥阀的出油口与第二锥阀的出油口；

所述计量装置包括计量腔、计量柱塞、弹簧，所述计量腔为圆柱形腔体，所述计量柱塞设置在计量腔内部，所述计量柱塞的侧壁与计量腔的内壁无缝贴合，所述弹簧的一端与计量柱塞的末端连接，弹簧的另一端与计量腔的一端连接，所述计量腔设有连接弹簧的一端开有计量腔进油口和计量腔出油口；

所述第一锥阀的出油端通过进油管与计量腔进油口连接，所述计量腔出油口通过高压油管与第二锥阀的进油端连接，所述第二锥阀的出油端连接有出油管；

还包括计量柱塞套、柱塞压盖，所述计量柱塞与计量柱塞套无缝套接，所述计量腔连接弹簧的一侧开有沉孔，所述计量柱塞套与沉孔螺纹连接，所述柱塞压盖设置在计量柱塞套末端与机体固定连接，所述柱塞压盖与计量柱塞套之间设置有空腔，所述柱塞压盖上开有盖孔，所述弹簧水平设置，所述弹簧的一端与计量塞柱远离计量腔的一侧固定连接，另一端与柱塞压盖固定连接；

还包括低压供油装置，所述低压供油装置包括低压油泵、溢流阀、低压油管，所述低压油泵通过低压油管分别与柱塞压盖上的盖孔和溢流阀连接，所述低压油泵常开，所述溢流阀的额定压力设置为1.5MPa。

2.根据权利要求1所述的一种计量泄流装置，其特征在于：所述第一锥阀的阀芯上开有第一导油槽，所述第二锥阀的阀芯上开有第二导油槽。

3.根据权利要求2所述的一种计量泄流装置，其特征在于：还包括机体、上顶杆座、下顶杆座，所述机体的上方开有第一沉孔、第一通孔，所述第一沉孔设置在第一通孔上方，第一沉孔与第一通孔贯通，所述机体下方开有第二沉孔、第二通孔，所述第二沉孔、第二通孔与第一沉孔、第一通孔结构相同，对称设置，所述上顶杆座为凸型结构，大径部分设置在第一沉孔内，小径部分设置在通孔内，所述上顶杆座与第一沉孔、第一通孔无缝贴合，所述下顶杆座与上顶杆座结构相同，对称设置在第二沉孔、第二通孔中，所述偏心轴设置在机体内部；

所述上顶杆穿过上顶杆座与上顶杆座垂直滑动连接，所述上顶杆座的内侧壁到外侧壁水平贯通有第一输油槽且在第一输油槽靠近外侧壁处沿上顶杆座的外侧壁水平地360度地开设有第一环形输油槽与机体内壁形成通道；所述下顶杆座的内侧壁到外侧壁水平贯通有第二输油槽且在第二输油槽靠近外侧壁处沿上顶杆座的外侧壁水平地360度地开设有第二环形输油槽与机体内壁形成通道，所述进油管一端同第一环形输油槽与机体内壁形成的通道连接，另一端与计量腔进油口连接，所述出油管的一端同第二环形输油槽与机体内壁形成的通道连接；

还包括用于在上顶杆顶起第一锥阀的阀芯时不会遮挡第一导油槽、第一输油槽的上顶杆头、下顶杆顶起第二锥阀的阀芯时不会遮挡第二导油槽、第二输油槽上顶杆头，所述上顶杆头，下顶杆头分别设置在上顶杆、下顶杆与第一锥阀、第二锥阀接触的一端，所述上顶杆、下顶杆在被顶起至最大位移处时，上顶杆、下顶杆的高度分别低于第一输油槽、第一环形输油槽与第二输油槽、第二环形输油槽。

4.根据权利要求3所述的一种计量泄流装置，其特征在于：还包括第一压盖、第二压盖，所述第一压盖下端开设有能够使第一锥阀嵌入的凹槽，所述第一锥阀嵌在第一压盖中，所述第一压盖与机体上表面固定连接，所述第二压盖与第一压盖结构相同，所述第二锥阀嵌在第二压盖中，所述第二压盖与机体下表面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种计量泄流装置，其特征在于：还包括步进电机，所述步进电机与偏心轴的转动轴固定连接，在步进电机的转动下，偏心轴做偏心运动。

6.根据权利要求1所述的一种计量泄流装置，其特征在于：还包括第一高压接头、第二高压接头，第三高压接头，所述第一高压接头、第二高压接头分别与第一锥阀、第二锥阀的进油端连接，所述第三高压接头设置在计量腔出油口与高压油管连接处。

7.根据权利要求1所述的一种计量泄流装置，其特征在于：还包括支撑轴承、偏心轴承，所述偏心轴承为环形，套接在偏心轴外部，与偏心轴共同旋转；所述支撑轴承包括内环、外环、滚珠，所述支撑轴承的外环固定，内环套接在偏心轴的滚动轴上，内环同偏心轴共同旋转。

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